高中物理教學(xué)中核心素養(yǎng)的構(gòu)建與情境問題設(shè)計(jì)研究

陸 舜

(廣西南寧市第二中學(xué),廣西 南寧 530029)

核心素養(yǎng)作為21世紀(jì)教育的核心目標(biāo)之一,已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注.然而,在實(shí)際教學(xué)中,如何構(gòu)建學(xué)生的核心素養(yǎng),尤其是在物理教學(xué)中,仍然面臨挑戰(zhàn).因此,本研究旨在探討在高中物理教學(xué)中構(gòu)建核心素養(yǎng)的策略,并提出一種基于情境問題設(shè)計(jì)的研究方法.

1 核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

學(xué)生具備批判性思維能力,能夠理性地分析、評(píng)估和解決問題.在物理學(xué)中,這意味著學(xué)生能夠?qū)徱暫唾|(zhì)疑物理理論、觀念和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出有力的反駁或者改進(jìn)意見.學(xué)生具備創(chuàng)造性思維能力,能夠提出新穎的觀點(diǎn)、想法或解決問題的方法.在物理學(xué)中,這意味著學(xué)生能夠獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè),并通過實(shí)驗(yàn)或推理得出創(chuàng)造性的結(jié)論.學(xué)生具備合作性思維能力,能夠有效地與他人合作,共同完成任務(wù)或解決問題.在物理學(xué)中,這意味著學(xué)生能夠與同學(xué)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論物理問題,并共同探討解決方法[1].學(xué)生具備交流合作能力,能夠與他人建立良好的人際關(guān)系,尊重他人的觀點(diǎn),并且能夠在團(tuán)隊(duì)中協(xié)調(diào)合作.在物理學(xué)中,這意味著學(xué)生能夠尊重實(shí)驗(yàn)伙伴的意見,與他們進(jìn)行有效的溝通,形成共識(shí),共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù).

2 情境問題設(shè)計(jì)的理論依據(jù)

情境問題設(shè)計(jì)是一種富有創(chuàng)意的教學(xué)方法,它通過將學(xué)科知識(shí)嵌入到真實(shí)生活場(chǎng)景或具體情境中,將抽象的學(xué)科知識(shí)與學(xué)生日常生活緊密相連.這種聯(lián)系不僅幫助學(xué)生更容易理解和接受所學(xué)內(nèi)容,還激發(fā)了他們對(duì)學(xué)科的濃厚興趣,同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的實(shí)用性,使抽象的知識(shí)變得具體而有趣.

2.1 情境問題設(shè)計(jì)的核心在于問題的提出與解決

通過引入真實(shí)的問題,學(xué)生被激發(fā)去主動(dòng)尋找答案,這種主動(dòng)性的學(xué)習(xí)過程極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力.在解決問題的過程中,學(xué)生不僅需要運(yùn)用已學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考、分析和實(shí)踐,還需要發(fā)揮創(chuàng)造性,尋找不同的解決方案.這種學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際問題解決能力,使他們具備了獨(dú)立思考和創(chuàng)新的能力.通過自主探究和合作解決問題,學(xué)生不再是被動(dòng)地接受知識(shí),而是成為了積極參與的學(xué)習(xí)者,形成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣.

情境問題設(shè)計(jì)能夠深入學(xué)生的實(shí)際生活,使學(xué)習(xí)變得更加生動(dòng)、貼近生活.學(xué)生在解決真實(shí)問題的過程中,親身體驗(yàn)到問題的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性,因此更愿意去學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí),以便更好地理解和解決問題[2].這種學(xué)習(xí)方式不僅僅是為了考試,更是為了解決現(xiàn)實(shí)中的問題,因此學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)得到了顯著提高.他們變得更加主動(dòng),積極參與到學(xué)習(xí)中,希望通過學(xué)習(xí)獲得解決問題的能力.這樣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)激發(fā)了他們對(duì)知識(shí)的渴望,使他們?cè)敢庵鲃?dòng)投入學(xué)習(xí)中,從而取得更好的學(xué)習(xí)效果.

2.2 情境問題設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際問題中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力

通過面對(duì)和解決實(shí)際問題,學(xué)生不僅僅是知識(shí)的接受者,更是知識(shí)的應(yīng)用者.他們不再局限于書本上的知識(shí),而是能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到具體情境中,找出解決問題的方法.這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)使學(xué)生更好地理解知識(shí),并且在解決問題的過程中,他們的實(shí)際問題解決能力得到了鍛煉和提高.他們學(xué)會(huì)了如何分析問題、提出假設(shè)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、進(jìn)行推理,最終得出解決問題的結(jié)論.這種能力培養(yǎng)不僅僅是學(xué)科知識(shí)的運(yùn)用,更是一種綜合性的素養(yǎng),為他們將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),使他們具備更好的問題解決能力.

3 基于情境問題設(shè)計(jì)的核心素養(yǎng)構(gòu)建策略

3.1 教師精選問題

在進(jìn)行情境問題設(shè)計(jì)時(shí),教師的首要任務(wù)是精心選擇與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)且具有現(xiàn)實(shí)意義的問題.這些問題應(yīng)該貼近學(xué)生身邊的事物,例如交通、環(huán)境、能源等方面的問題.選擇這樣的問題能夠讓學(xué)生從自身經(jīng)驗(yàn)出發(fā),更容易產(chǎn)生共鳴,引發(fā)他們的興趣和好奇心[3].同時(shí),這些問題還應(yīng)該具備一定的知識(shí)挑戰(zhàn)性,能夠激發(fā)學(xué)生的思考和探究欲望.挑戰(zhàn)性問題不僅能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面,還能夠引導(dǎo)他們深入思考,培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)造性思維.

3.2 教師將問題嵌入情境

一旦確定了問題,教師需要將問題巧妙地嵌入到具體的情境中,使學(xué)生能夠在實(shí)際場(chǎng)景中進(jìn)行深入探究.例如,如果問題涉及能源利用,可以設(shè)計(jì)一個(gè)模擬能源緊缺情況的場(chǎng)景,讓學(xué)生在這個(gè)情境中進(jìn)行實(shí)際探究和解決問題.情境的設(shè)置應(yīng)當(dāng)生動(dòng)具體,通過引入角色扮演、真實(shí)場(chǎng)景模擬等方法,使學(xué)生仿佛置身其中,能夠深刻體驗(yàn)問題的復(fù)雜性和緊迫性.這樣的設(shè)計(jì)不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,還能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣.同時(shí),生動(dòng)具體的情境設(shè)置也能夠幫助學(xué)生更好地理解問題,將抽象的知識(shí)與實(shí)際情境相結(jié)合,使學(xué)習(xí)更加直觀和實(shí)用.通過情境問題的設(shè)計(jì),學(xué)生將在真實(shí)的背景下運(yùn)用所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)了解決問題的實(shí)際能力,為他們的綜合素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

3.3 學(xué)生解決實(shí)際問題

在情境問題設(shè)計(jì)中,學(xué)生需要充分運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)來解決實(shí)際問題.教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析問題,確定問題中涉及的物理概念、規(guī)律和原理.通過系統(tǒng)性地分析,學(xué)生能夠理清問題的關(guān)鍵點(diǎn),找出解決問題的方向.接著,學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理和實(shí)踐,將抽象的物理理論應(yīng)用到具體的情境中.這種運(yùn)用知識(shí)解決問題的過程,不僅幫助學(xué)生鞏固和加深對(duì)知識(shí)的理解,還培養(yǎng)了他們的問題解決能力.通過實(shí)際應(yīng)用,學(xué)生能夠更好地領(lǐng)會(huì)知識(shí)的實(shí)用性,提高問題分析和解決的能力,同時(shí)也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造性思維,使他們能夠在面對(duì)新問題時(shí)更具靈活性和創(chuàng)新性.

3.4 小組討論與合作

在情境問題設(shè)計(jì)中,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組討論和合作是非常重要的.合作不僅能夠促使學(xué)生分享彼此的思路,相互啟發(fā),產(chǎn)生更多創(chuàng)新性的解決方案,還能夠加深他們對(duì)問題的理解.通過與同學(xué)合作,學(xué)生能夠接觸到不同的觀點(diǎn)和解決方案,從而拓寬了他們的思維,提高了解決問題的多樣性.此外,合作還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力,使他們學(xué)會(huì)在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),協(xié)作解決問題.同時(shí),通過合作,學(xué)生還能夠提高溝通能力,學(xué)會(huì)傾聽他人意見、表達(dá)自己觀點(diǎn),增強(qiáng)了他們的社交技能,為未來的團(tuán)隊(duì)工作和社會(huì)交往打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).綜上所述,合作不僅能夠提高問題解決的效果,還能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力,使他們?cè)谖磥淼膶W(xué)習(xí)和工作中更具競(jìng)爭(zhēng)力.

3.5 教師角色轉(zhuǎn)變

在學(xué)生進(jìn)行情境問題解決的過程中,教師的角色不僅是知識(shí)的傳授者,更是學(xué)習(xí)的引路人.及時(shí)的指導(dǎo)和反饋是確保學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程順利進(jìn)行的關(guān)鍵.首先,及時(shí)的指導(dǎo)能夠幫助學(xué)生更好地理解問題,提供正確的學(xué)習(xí)方向和方法.教師可以解答學(xué)生遇到的困難,澄清知識(shí)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生尋找問題的關(guān)鍵.其次,教師的反饋是學(xué)生成長(zhǎng)的關(guān)鍵.教師應(yīng)該詳細(xì)指出學(xué)生解決問題中的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)指出問題所在,提供改進(jìn)的建議.通過教師的反饋,學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到自身的不足,引發(fā)他們對(duì)知識(shí)和問題解決的思考,促使他們進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究.持續(xù)的指導(dǎo)和反饋幫助學(xué)生更有針對(duì)性地改進(jìn)他們的解決方案,提高問題解決的效果[4].這種自主學(xué)習(xí)和探究的過程不僅提高了學(xué)生的學(xué)術(shù)水平,更培養(yǎng)了他們獨(dú)立思考和解決問題的能力,為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

4 實(shí)證研究

案例:在高中物理力學(xué)課程中,學(xué)生學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律,特別是牛頓第二定律,即F=ma,其中F代表合外力,m代表物體的質(zhì)量,a代表物體的加速度.要求學(xué)生解決以下問題:一個(gè)滑雪者在一個(gè)傾角為θ的雪坡上滑行.滑雪者的質(zhì)量為m,他所受的重力為mg,其中g(shù)是重力加速度.他受到的空氣阻力與速度的平方成正比,其系數(shù)為k,開始時(shí),滑雪者在雪坡上以速度v加速下滑.學(xué)生需要計(jì)算在這種情況下滑雪者的加速度與時(shí)間的關(guān)系,以及最終他會(huì)達(dá)到什么速度.

應(yīng)用牛頓第二定律,得出動(dòng)力學(xué)方程

mgsinθ-kv2=ma.

通過分析動(dòng)力學(xué)方程,可以找到速度與時(shí)間的關(guān)系和滑雪者的加速度隨時(shí)間的變化,即速度逐漸增大,加速度逐漸減小.這有助于理解滑雪者如何逐漸加速,最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的速度.

學(xué)生通過求解動(dòng)力學(xué)方程以確定滑雪者最終會(huì)達(dá)到什么速度,即當(dāng)加速度為零時(shí),速度達(dá)到最大.在達(dá)到最大速度后,空氣阻力將平衡重力的分力,從而使滑雪者保持穩(wěn)定速度.

這個(gè)案例提供了一個(gè)力學(xué)中的實(shí)際情境問題,讓學(xué)生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來理解滑雪者在陡峭雪坡上的運(yùn)動(dòng).這有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、理論應(yīng)用和分析能力,并加深他們對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解.

5 結(jié)束語

本研究通過分析核心素養(yǎng)的內(nèi)涵,探討了情境問題設(shè)計(jì)的理論依據(jù),并提出了一種基于情境問題設(shè)計(jì)的核心素養(yǎng)構(gòu)建策略.實(shí)證研究表明,這種教學(xué)策略可以有效地提高學(xué)生的物理思維能力和實(shí)際問題解決能力,是一種有效的教學(xué)方法.然而,需要指出的是,情境問題設(shè)計(jì)教學(xué)方法的實(shí)施需要教師具備較高的教學(xué)設(shè)計(jì)能力和教學(xué)實(shí)施能力,還需要教師在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì),以適應(yīng)不同學(xué)生群體的需求.希望本研究的成果能夠?yàn)楦咧形锢斫虒W(xué)提供一定的參考和借鑒.